在元宇宙中重塑教育的理論分析與實踐探索

●王周秀 吳小敏 錢小龍

近年來，元宇宙(Metaverse)技術(shù)成為整個產(chǎn)業(yè)的重要話題，作為主導(dǎo)“下一代互聯(lián)網(wǎng)”時代的新模式，虛擬和增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展讓我們更接近元宇宙。元宇宙以游戲、娛樂、音樂、內(nèi)容產(chǎn)業(yè)等為中心正在擴散中。[1]特別是新冠肺炎疫情(Covid-19)暴發(fā)后，非面對面的轉(zhuǎn)型加速，生活方式和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場正在超越無界化，快速向三維虛擬空間元界轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的元宇宙將現(xiàn)實世界視為虛擬具體化的一個獨立的世界，而現(xiàn)在是虛擬世界與現(xiàn)實世界融合為一體，其邊界趨于模糊。全球Covid-19大流行加強了提倡非面對面人群的認知，這有望進一步加速元宇宙的發(fā)展。加德納(Gartner)在技術(shù)展望報告中強調(diào)，由于Covid-19大流行，無論是用戶還是企業(yè)的運營方式都需要發(fā)生革命性的改變[2]，其核心內(nèi)容是向不受物理位置或環(huán)境影響、可隨時隨地提供服務(wù)的數(shù)字化環(huán)境轉(zhuǎn)型。這一大的轉(zhuǎn)變同時給教育領(lǐng)域帶來了新的機遇。

一、問題的提出

隨著人類科學(xué)的進步以及信息化的提升，各種如大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等新興技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且已經(jīng)滲透到了社會的各個領(lǐng)域，給人類的發(fā)展帶來了巨大的影響。新興技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，給教育也帶來了新的發(fā)展機遇，新興技術(shù)在教育中的有效應(yīng)用，使得教育突破了時間、空間上的限制，改變了人們以往的生活和思維方式。但是，Covid-19的大流行對教育領(lǐng)域造成了沉重打擊。第一，來自192個國家的大約16億學(xué)生，即世界學(xué)生人口的91%，經(jīng)歷了教育中斷。眾所周知，這種顛覆導(dǎo)致在線教育迅速成為一個重要的新平臺。然而，全球約有29%的年輕人(約3.64億人)上不了網(wǎng)。[3]這也導(dǎo)致不同人群之間數(shù)字鴻溝在逐漸地拉大。第二，Covid-19的大流行改變了教育格局，尤其是高等教育方面。盡管這些轉(zhuǎn)變是否已經(jīng)扎根并將持續(xù)到未來還有待觀察，但不難想象高等教育在某些重要方面可能永遠在變化。事實上，Covid-19大流行的潛在持久影響在最近的研究中迅速顯現(xiàn)，確定了塑造教學(xué)和學(xué)習(xí)未來的趨勢、技術(shù)和實踐。第三，Covid-19引發(fā)的“不見面”情況，形成了社會的物理距離感，促進了線下活動的縮減和線上活動的擴大。在長期的非面對面環(huán)境中，公眾對通過在線虛擬環(huán)境體驗真實感需求正在不斷增加。[4]除此之外，課堂質(zhì)量一直是教師關(guān)注的核心問題。即使他們可能每次都去上課，但只要他們只關(guān)注課程內(nèi)容，課程的教育和學(xué)習(xí)效率就會有問題。今天，我們正處于中等數(shù)字時代。當(dāng)學(xué)生在家時，他們周圍有許多數(shù)字化設(shè)備、個人電腦、數(shù)字化廣播系統(tǒng)、數(shù)字化手機、平板電腦等。他們被這些高科技項目所吸引，對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量存在一定的影響。

總的說來，Covid-19的大流行給教育帶來巨大的沖擊，促進了教育格局的轉(zhuǎn)變，也出現(xiàn)了新的問題，主要體現(xiàn)在加深了不同人群之間的數(shù)字鴻溝，增加了學(xué)習(xí)者對在線虛擬環(huán)境體驗真實感的需求，以及一定程度上影響了課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量。因此，為了有效解決教育中出現(xiàn)的問題，促進教育格局的轉(zhuǎn)變，需要尋求一種新興技術(shù)的整合和發(fā)展。無時空限制的元宇宙可以將現(xiàn)實世界與虛擬空間連接起來，提供與現(xiàn)實世界類似的真實感。這對教育的發(fā)展來說是一個重大機遇，并且在傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)平臺和學(xué)習(xí)空間中加入了游戲等吸引人的元素，激發(fā)學(xué)生的參與欲望，可以大大提升教育的效果。

二、在元宇宙中重塑教育的理論指引

元宇宙是在虛擬的空間中由自己主體性地構(gòu)成空間和創(chuàng)造環(huán)境，更像真實世界，因此會有真實的生動感，并通過更及時、更方便的溝通方式實現(xiàn)高水平的交流。元宇宙更注重用戶之間便捷有效的溝通，在成長和發(fā)展中。此外，元宇宙是在游戲元素中為用戶代言的化身，在元宇宙中建立與人工存在的關(guān)系，分享與現(xiàn)實世界類似的生活和體驗。因此，元宇宙與現(xiàn)實相似，成為一個越軌體驗的平臺，成為一個“輕松的人際關(guān)系”；可以減少“擔(dān)心遭受他人的人格攻擊”“與現(xiàn)實世界的脫節(jié)導(dǎo)致時間上和精神上的弊端”等憂慮。 因此，基于以上分析需要在元宇宙中重塑教育的理論指引。

(一)情境學(xué)習(xí)理論

關(guān)于情境學(xué)習(xí)，部分學(xué)者從教育心理學(xué)的角度更詳細地解釋了情境學(xué)習(xí)，認為知識是情境、背景和文化產(chǎn)物的一部分，知識在豐富的情境中不斷被使用和發(fā)展。一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者從生活中學(xué)習(xí)到的知識比在課堂上學(xué)習(xí)到的知識接受起來更快，并且效率較高，這也間接說明了知識需要思考、實踐應(yīng)用。因此，情境學(xué)習(xí)理論強調(diào)知識思維與情境密切相關(guān)，并且知識和行動也是密切相關(guān)的。元宇宙是一個開放、虛實融合、交互的空間，利用元宇宙技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)不同的學(xué)習(xí)情境，在創(chuàng)設(shè)的不同情境中進行發(fā)現(xiàn)問題，探索學(xué)習(xí)，并且學(xué)習(xí)者可以把所學(xué)的知識在各種情境中進行應(yīng)用實踐，最大化理解、吸收、應(yīng)用知識。同時，在這樣一個開放的、實時交互的空間中，可以方便學(xué)習(xí)者之間進行協(xié)作交流學(xué)習(xí)，大大促進了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。

(二)建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義理論認為，學(xué)習(xí)是一個積極主動的過程，學(xué)習(xí)者在已有的基礎(chǔ)上構(gòu)建知識或新的概念經(jīng)驗。建構(gòu)主義是一種學(xué)習(xí)哲學(xué)，其前提是，通過反思學(xué)習(xí)者自身的經(jīng)歷，學(xué)習(xí)者構(gòu)建了自己對生活世界的理解。學(xué)習(xí)者每個人都會產(chǎn)生自己的規(guī)則和心智模型，用這些規(guī)則和心智模型來理解他們的經(jīng)歷。因此，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者通過與外界的互動，調(diào)整心理模型以適應(yīng)新的體驗的過程。這也意味著“情境”“協(xié)作”“會話”“意義建構(gòu)”構(gòu)成了學(xué)習(xí)環(huán)境的四個基本要素。在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下，利用元宇宙技術(shù)可以大大提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。首先，元宇宙技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建不同的虛擬學(xué)習(xí)情境，利用相關(guān)技術(shù)加深學(xué)習(xí)者的真實感，為學(xué)習(xí)者提供有力的條件，讓學(xué)習(xí)者可以在創(chuàng)建的學(xué)習(xí)情境中進行學(xué)習(xí)。其次，元宇宙在教育中的應(yīng)用，可以為學(xué)習(xí)者提供各種數(shù)字學(xué)習(xí)資源，使學(xué)習(xí)者真正成為了學(xué)習(xí)的主人，可以大大發(fā)揮自己的主觀能動性，進行有意義的建構(gòu)。最后，在整個學(xué)習(xí)過程中，元宇宙的應(yīng)用可以方便學(xué)習(xí)者之間進行協(xié)作和互動，大大提高學(xué)習(xí)效果。

(三)具身認知理論

具身認知理論認為，認知不僅僅發(fā)生在頭部中，而且是一個延伸到身體和環(huán)境的分布式系統(tǒng)。思維是一種受身體和大腦強烈影響的活動與環(huán)境互動。換句話說，如何思考取決于我們所擁有的身體的類型。因此，具身認知理論強調(diào)了生理和心理之間的聯(lián)系，認為人是通過身體進行認知的，所有的認知體驗都必須基于它們發(fā)生時的感覺和運動情景。在具身認知理論的指導(dǎo)下，利用元宇宙技術(shù)，可以有效將三者進行結(jié)合起來實施互動從而進行學(xué)習(xí)。利用元宇宙技術(shù)可以創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境，增強學(xué)習(xí)者的真實感。在不同情境中，學(xué)習(xí)者可以通過視、聽、觸等感官進行學(xué)習(xí)。元宇宙技術(shù)可以使得本身復(fù)雜抽象的知識簡單具體化，有效促進了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

三、在元宇宙中重塑教育的技術(shù)支撐

目前，世界多家企業(yè)為應(yīng)對元宇宙時代，正在開發(fā)多種平臺。從海外的案例來看，“臉書”在收購后投資了VR廠商“Oculus”，并在2017年發(fā)布了名為“臉書空間”的元宇宙平臺測試版，還開發(fā)了將元宇宙和虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR)技術(shù)結(jié)合在一起的“Facebook地平線”，為即將到來的元宇宙時代做準(zhǔn)備。微軟以混合現(xiàn)實為基礎(chǔ)開發(fā)了“全息鏡頭”，引入了混合現(xiàn)實，還推出了支持工作和協(xié)作的“微軟團隊”。[5]要解決教育領(lǐng)域中存在的問題，重塑教育，也需要相關(guān)的技術(shù)支撐，以下闡述了幾個關(guān)鍵的技術(shù)。

(一)擴展現(xiàn)實技術(shù)

元宇宙是虛擬世界與現(xiàn)實世界融合為一體的，其邊界趨于模糊。那么，把現(xiàn)實世界與虛擬世界融合為一體就需要相應(yīng)技術(shù)的支撐。擴展現(xiàn)實(Extended Reality,XR)是一個通用的技術(shù)術(shù)語，包括虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR)和增強現(xiàn)實(Augmented Reality,AR)與混合現(xiàn)實(Mixed Reality,MR)，如圖1所示。

圖1 擴展現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實主要指“硬件和軟件系統(tǒng)的總和，旨在完善存在于另一個環(huán)境中的各種感官錯覺”，簡單點說就是需要獲得適當(dāng)?shù)挠布?，以獲得一個完整的沉浸式體驗，包含了一系列的感官體驗，如嗅覺、聽覺和觸覺沉浸。[6]增強現(xiàn)實是將物理世界的物理圖像與虛擬世界的數(shù)字圖像相結(jié)合，使數(shù)字內(nèi)容在物理或?qū)嶋H位置創(chuàng)建，并創(chuàng)建一個新的虛擬內(nèi)容，創(chuàng)造了豐富了數(shù)字內(nèi)容的空間。[7]混合現(xiàn)實是物理世界和數(shù)字世界的融合，是探索人類、計算機和環(huán)境相互作用之間的關(guān)系。[8]作為VR、AR和MR技術(shù)的綜合展現(xiàn)，擴展現(xiàn)實技術(shù)使得物理環(huán)境和虛擬環(huán)境進行融合，提供了一個完全沉浸式的虛擬環(huán)境，對元宇宙的建設(shè)具有重要的作用，具有巨大的應(yīng)用情景。《地平線2020年報告：教與學(xué)版》明確指出，嘗試?yán)肵R技術(shù)與高等教育相結(jié)合，通過相關(guān)技術(shù)創(chuàng)造一個完全沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使得學(xué)習(xí)者進行沉浸式學(xué)習(xí)。

XR的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是表示嵌入在3D世界中的三維對象，可以增強3D思維，并且可以促進2D交互式多媒體所不具備的信息的心理轉(zhuǎn)換。如，在多變量微積分課程中，大部分工作是在2D中完成的，一般繪圖軟件可以繪制3D對象，但仍然在2D顯示器上表示，而利用XR技術(shù)可以轉(zhuǎn)換為3D表示，從而減少認知負擔(dān)，促進復(fù)雜功能的可視化。此外，應(yīng)用了XR技術(shù)的教育系統(tǒng)中的3D學(xué)習(xí)對象具有獨特的優(yōu)勢，可以提供超越傳統(tǒng)面對面或基于計算機的模擬活動的機會，為學(xué)習(xí)者提供身臨其境的感覺。換句話說，XR技術(shù)可以對用戶的視覺、聽覺、觸覺等感官進行實時反饋，從而給用戶一個沉浸式、高真實的體驗。在教育領(lǐng)域，憑借XR技術(shù)沉浸性等特點，可以使得教學(xué)內(nèi)容具備良好的交互特征，尤其在機械工程、車輛工程、藝術(shù)設(shè)計等實訓(xùn)方面體驗明顯。XR可以重建在訓(xùn)練中模擬的具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境，并提供一個更安全的訓(xùn)練環(huán)境，降低受傷風(fēng)險或者減少昂貴的設(shè)備損壞。XR也能夠減少在復(fù)雜和動態(tài)環(huán)境中控制和操作約束，以機械工程為例，用戶通過在線學(xué)習(xí)平臺，利用XR，進行不受時間、空間的學(xué)習(xí)，進行虛擬拆裝、運動仿真等。

(二)數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生(Digital Twin)最初是由美國密歇根大學(xué)Grieves教授提出。他將數(shù)字孿生描述為由三個組件組成，即一個物理產(chǎn)品、一個該產(chǎn)品的虛擬表示以及雙向數(shù)據(jù)連接，包括把數(shù)據(jù)從物理表示提供到虛擬表示和從虛擬表示到物理表示的信息和處理。簡單來說數(shù)字孿生就是一個物理實體的虛擬表示，可以在設(shè)計階段用于預(yù)測、模擬和分析行為并保存整個生命周期進化記錄。[9]如圖2所示，元宇宙是現(xiàn)實世界與虛擬世界融合為一體的，其邊界趨于模糊。其中最重要的原因是在虛擬世界中創(chuàng)建了和現(xiàn)實世界中一樣的環(huán)境，來增強真實感。數(shù)字孿生正好可以通過相關(guān)技術(shù)手段在虛擬世界中同樣映射出真實、全面、精準(zhǔn)的整個物理環(huán)境，并且可以記錄展示全生命周期的過程行為。在教育領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)可以對個體全面數(shù)據(jù)的采集，模擬學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，通過技術(shù)對個體進行一個數(shù)字化的呈現(xiàn)，對學(xué)習(xí)者整個學(xué)習(xí)過程中，進行全方面的監(jiān)控、記錄以及分析，通過對整個學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的收集和分析，掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，并提出反饋和預(yù)測，最終給出相關(guān)的優(yōu)化建議，促進了學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)，有效改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。[10]

圖2 數(shù)字孿生技術(shù)

除此之外，DT技術(shù)在教育中的應(yīng)用，可以有效的優(yōu)化教育資源管理。通過相關(guān)技術(shù)可以對校園基礎(chǔ)設(shè)施、教職工等數(shù)據(jù)進行采集，生成多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后面向不同的主體，相對應(yīng)的進行資源靈活合理分配，滿足不同主體的需求。如，以班級為單位建立孿生體，當(dāng)需要使用不同的公共教育空間時，可以通過教師孿生體與外界交流需求，并反饋給特定的孿生體來告知物理實體相關(guān)情況以做好準(zhǔn)備，大大提高效率。對整個校園基礎(chǔ)設(shè)施都進行了數(shù)據(jù)收集并建立了孿生體，通過技術(shù)可以全程監(jiān)控整個設(shè)施的生命周期以及通過相關(guān)數(shù)據(jù)的分析、模擬以及預(yù)測，可以有效保障整個校園設(shè)施的正常運行。

(三)區(qū)塊鏈技術(shù)

元宇宙是一個開放、自由的趨于虛實一體的，更偏向于數(shù)字化的空間，在整個數(shù)字化的世界中數(shù)據(jù)是非常重要的，這對整個空間的建立、優(yōu)化以及未來的推廣都起著關(guān)鍵的作用，是比較核心的部分，有效地記錄、保護、利用數(shù)據(jù)成為非常關(guān)鍵的一部分。區(qū)塊鏈技術(shù)或是去中心化安全分類賬是最流行的技術(shù)之一，能夠消除第三方驗證點對點網(wǎng)絡(luò)上的交易的要求。使用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有成員的共識，驗證網(wǎng)絡(luò)上的交易。在區(qū)塊鏈技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)成員以賬本的形式保存交易數(shù)據(jù)，并通過添加新的交易塊來更新該賬本，以保持數(shù)據(jù)的完整性。[11]正是區(qū)塊鏈安全性、隱私性、成本低、可擴展性和可用性等特征，[12]對數(shù)據(jù)的記錄、保護、利用提供了有力的技術(shù)支撐。因此，在教育中，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以建立終身學(xué)習(xí)檔案?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的終身學(xué)習(xí)檔案可記錄、存儲學(xué)習(xí)者各階段的標(biāo)志性學(xué)習(xí)軌跡等數(shù)據(jù)，有助于實現(xiàn)去中心化、不可篡改、可追溯的檔案信息安全共享，并支持學(xué)生、教育機構(gòu)、用人單位查詢認證，促進了學(xué)習(xí)型社會的構(gòu)建，也可以記錄數(shù)字資源的發(fā)布、傳播、使用等過程。利用區(qū)塊鏈的防篡改、可追溯特點，可實現(xiàn)版權(quán)保護，促進教育數(shù)字資源的開放和共享。由于區(qū)塊鏈提供了一個去中心化的網(wǎng)絡(luò)，可以輕松訪問，具有高度的安全性和完整性，為包括學(xué)生、教職員工和當(dāng)局在內(nèi)的各方營造了協(xié)作氛圍。如，Bdiwi提出的泛在學(xué)習(xí)系統(tǒng)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)為學(xué)生提供隨時隨地的高度安全的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，以鼓勵教師和學(xué)生之間的有效溝通。以類似的方式，還可以通過將區(qū)塊鏈用作學(xué)校信息中心來改善學(xué)校學(xué)習(xí)環(huán)境。這樣的系統(tǒng)可用于收集、分析和報告有關(guān)學(xué)校系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這可以幫助和支持決策。

四、在元宇宙中重塑教育的模型建構(gòu)

(一)元宇宙的基本框架

元宇宙框架是基于Web 3.0定義為組件可選擇組合的框架。在支持多種虛擬世界的環(huán)境或多個虛擬平臺上運行時，是一個開放、可組合組件的框架，而不是結(jié)構(gòu)上不可更改的固定形式[13]，在可擴展性方面具有一定優(yōu)勢。元宇宙的基本框架包括8個核心棧(如圖3所示)，硬件是元宇宙聯(lián)動使用的物理設(shè)備，包括用戶用設(shè)備(如AR和VR設(shè)備)和企業(yè)用AR環(huán)境。

圖3 元宇宙的基本框架

網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接是海量數(shù)據(jù)的實時傳輸和無間斷連接的元宇宙對分布式通信環(huán)境的支持，包括5G、近場通信等。計算是物理計算和實時屏幕處理，以及用于支持同步等多種龐大運算功能的計算能力。虛擬平臺是在線平臺上用戶消費開發(fā)者內(nèi)容的方式，指用戶可以直接構(gòu)建數(shù)字環(huán)境或參與、沉浸體驗的虛擬化平臺。交換工具和標(biāo)準(zhǔn)是元宇宙中互連的技術(shù)和規(guī)章的標(biāo)準(zhǔn)。支付是對與數(shù)字計費相關(guān)的流程、平臺和操作提供技術(shù)支持，相當(dāng)于DeFi(Decentralized Finace)、NFT和區(qū)塊鏈技術(shù)。元宇宙的內(nèi)容、資產(chǎn)、服務(wù)是元宇宙對數(shù)字資產(chǎn)的創(chuàng)建、加工、存儲和服務(wù)等整體保護和管理。用戶行為是元宇宙相關(guān)聯(lián)的消費者和業(yè)務(wù)方面的可觀測變化。這種行為變化大體上意味著趨勢變化，包括對元宇宙興趣的變化或技術(shù)變化等。

(二)元宇宙中教育的模型建構(gòu)

結(jié)合以上元宇宙的基本框架，對教育進行了重塑，建構(gòu)了元宇宙中教育的基本模型，如圖4所示。以上對元宇宙基本框架的分析，對于在整個模型建構(gòu)中起著重要的基礎(chǔ)作用，虛擬平臺、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)容、資產(chǎn)等在整個模型的建構(gòu)中都是非常關(guān)鍵一部分。元宇宙中的教育不同于以往的教育模式，是建立在一個虛擬和現(xiàn)實結(jié)合為一體的空間中，既包括真實的空間，也包括了虛擬的空間。

圖4 元宇宙中教育的模型建構(gòu)

個體可以依靠技術(shù)設(shè)施，如VR、AR、HOLO、DT等，在真實的空間中進行教育，也可以在虛擬的空間中進行教育，當(dāng)然也可以把兩者進行結(jié)合起來。元宇宙中教育更多的是二者的結(jié)合。一方面，在真實的空間中，和以往的教育模式基本一致，整個教育是發(fā)生在一個現(xiàn)實存在的空間中，而采用的技術(shù)，如VR、AR、DT等，是對其整個空間的擴展和延伸。個體主要包括學(xué)習(xí)者和管理者，在這個空間中依靠技術(shù)的支持可以更好地進行交流活動。另一方面，虛擬的空間，是依靠技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用XR、DT、HOLO、AI等技術(shù)建立一個和真實空間一樣的虛擬世界，在這個開放且數(shù)字的空間中所有的物體、人物、環(huán)境等都可以通過技術(shù)創(chuàng)造出來。如，創(chuàng)立一個虛擬校園、虛擬教師、虛擬圖書館等，那么個體不再受到時空的限制，就可以在整個虛擬空間進行教育，所帶來的體驗和現(xiàn)實中體驗幾乎是一樣的。在整個空間中，依托技術(shù)像人工智能、區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的監(jiān)控、管理、反饋整個教育過程。這以便于大大提升教育所產(chǎn)生的效果。

總的來說，元宇宙中教育依托技術(shù)的支持不僅僅不受時空的限制，而且能給學(xué)習(xí)者帶來真實體驗感，不管是學(xué)習(xí)還是參加活動，都可以帶來真實的體驗感，并且使得整個教育變得更加開放、智能、數(shù)字化，這大大提升了教育的效果。

五、在元宇宙中重塑教育的實踐探索

由于新冠肺炎疫情引發(fā)的不見面情況比預(yù)想的持續(xù)時間更長，而且似乎難以進入真正的局面，感受到危機的高校也開始積極探索防止學(xué)生中途脫離，增強學(xué)生的歸屬感和學(xué)習(xí)力。替代方案就是利用元宇宙平臺建立各種活動空間。根據(jù)以上在元宇宙中重塑教育的模型建構(gòu)，結(jié)合具體的例子，對元宇宙中重塑教育進行實踐探索。

(一)日本長岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)虛擬STEM課程

日本長岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)(Nagaoka University of Technology,NUT)開設(shè)的虛擬STEM課程是建立在自主開發(fā)建立的元宇宙中的。[14]其中元宇宙中的虛擬平臺是通過XR、VR、MR以及DT等技術(shù)建立的一個虛擬的島，是一個虛擬的三位立體空間。在那里建了一些教室，實際上是帶有房間、天花板、窗戶、門、桌子、椅子等。教室周圍都是土地，學(xué)生們可以自由地在那里制作一些虛擬產(chǎn)品。這個島實際上是一個虛擬的學(xué)校和校園，通常是在這些虛擬的教室里進行學(xué)習(xí)和教學(xué)。盡管它實際上是由林登劇本制作的，但它還是有白板、師生辦公桌、椅子等，就像現(xiàn)實生活中的那個一樣。這種情況確保了參與者有一種現(xiàn)實感，并有望增加學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)的動力。其開設(shè)的STEM(Science Technology Engineering Mathematics,STEM)課程項目就是在這個虛擬的空間中進行。在這個項目中，學(xué)生測量的是各種材料的放射性，不是在現(xiàn)實生活中，而是在虛擬世界中。當(dāng)然，學(xué)生也使用了現(xiàn)實中一些物品，如簡單的輻射計數(shù)器。在課程的學(xué)習(xí)過程中，教師在日本筑山的辦公室使用了自己的終端電腦，通過幻燈片提前展示準(zhǔn)備好的課程學(xué)習(xí)資料，并放在虛擬教室的屏幕上。然后，學(xué)生通過各自的終端加入終端電腦和大屏幕后面的教室。在整個學(xué)習(xí)的過程中，通過多媒體技術(shù)進行課程內(nèi)容的展示，并且通過VR技術(shù)展示了放射性物質(zhì)的放射周期。此外學(xué)生們看著教室，聽著教師的課程。在過去，很難進行口頭交流，根據(jù)短信信息進行聊天是主要的溝通渠道。然而，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息交互技術(shù)的支撐下，大大促進了學(xué)生之間和師生之間的互動交流。此項目采用了元宇宙中的語音交互功能，所有的信息交換，如學(xué)習(xí)、問題、答案、交流等都可以實現(xiàn)。

總之，日本長岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)虛擬STEM課程是通過VR、AR、XR等技術(shù)創(chuàng)建的虛擬平臺，即虛擬校園，在整個虛擬平臺中教師和學(xué)生通過各自的終端進行教學(xué)和學(xué)習(xí)，并且利用了VR和AR技術(shù)把真實的各種放射性的材料與虛擬世界中的放射性材料進行了連接，增加了學(xué)習(xí)者的真實感，在整個模型中產(chǎn)生的資源、數(shù)據(jù)、學(xué)生做的作品等都被記錄并實時傳送到教師的終端，以便教師進行管理。

(二)韓國元宇宙大學(xué)

隨著人們對元宇宙的興趣劇增，韓國各種領(lǐng)域都在積極探索元宇宙的應(yīng)用研究，如音樂會、競選活動、新員工培訓(xùn)，不僅在虛擬房地產(chǎn)等社會經(jīng)濟領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在高等教育中也在積極引進，如入學(xué)及畢業(yè)典禮、社團活動、慶典、虛擬圖書館等。如，2021年3月韓國順天鄉(xiāng)大學(xué)與SK電訊的“Jump VR”合作，將順天鄉(xiāng)大學(xué)運動場原封不動地搬上元宇宙中，在世界上首次舉辦虛擬入學(xué)儀式約2500名新生穿上自己所屬學(xué)院的夾克，做出了“阿凡達”，聽取了校長的歡迎詞，新生代表也進行了入學(xué)宣誓57個。此外，開設(shè)150多個房間為新生提供見面空間、校園巡演和與教授面對面交流。順天鄉(xiāng)大學(xué)通過元宇宙舉辦“尋找SCH夢想的講座”和“尋找的大學(xué)入學(xué)說明會”，將在線下進行的項目移動到虛擬空間，積極展開宣傳活動。[15]2021年5月與VR開發(fā)商Play Park合作，將建國大學(xué)原封不動地體現(xiàn)在元宇宙中，舉辦“Kon-Tack藝術(shù)節(jié)”。為了增強學(xué)生的歸屬感，建國大學(xué)限制只能用建國大學(xué)賬號登陸，生成了個人化身，[16]建國大學(xué)校園內(nèi)提供多種內(nèi)容單科大學(xué)訪問、畫廊、電子競技大賽、各種展示會及演出、社團演出、各種小規(guī)模任務(wù)等。

近年來，嶺南大學(xué)運用Minecraft平臺構(gòu)建虛擬校園，并計劃運用到入學(xué)典禮、圖書館、電臺、社區(qū)、生日派對、博物館參觀、人文演講等多方面進行運營。[17]漢城大學(xué)利用Zepeto平臺，重現(xiàn)了與實際學(xué)術(shù)信息館相同面貌的虛擬圖書館“漢城北尼伯斯”館。在非面對面的環(huán)境中，學(xué)生很難正常使用學(xué)校的設(shè)施，漢城大學(xué)給學(xué)生留下了對學(xué)校生活的懷念和回憶，提供了便利性和體驗空間，跳出單純的信息提供，增加了尋找寶藏、圖書館大逃亡、JUMP UP等多種游戲及有現(xiàn)場感的體驗空間。[18]對于像Minecraft和Zepeto這樣以3D形式呈現(xiàn)的元宇宙平臺來說，越詳細地呈現(xiàn)校園，構(gòu)建成本就越大。由于在元宇宙平臺上建立虛擬校園實際上需要大量資金，因此根據(jù)大學(xué)的財務(wù)狀況可能會有限制。但是，基于2D的Gethertown將以相對較低的成本，可以支持各種活動，學(xué)生也可以自己實現(xiàn)地圖并進行分享。Gethertown提供了無需注冊會員的便利性，當(dāng)角色靠近時，視頻畫面就會被激活，因此可以自然地進行對話。因此，崇實大學(xué)學(xué)生會和延世大學(xué)社團聯(lián)合會利用蓋德小鎮(zhèn)平臺，[19]打造了線上節(jié)慶活動和社團活動空間。在崇實大嘉祥校區(qū)舉辦的為期2天的慶典，同時在線人數(shù)最多達到300人延世大學(xué)舉辦的社團博覽會也擺脫了單方面的信息傳達，創(chuàng)造了可以同時傳達信息和進行溝通的環(huán)境。此外，高麗大學(xué)和SK電信一起進行了元宇宙計劃通過該平臺適用于教學(xué)和非教學(xué)活動等多種領(lǐng)域，支援學(xué)生活動。[20]

總的來說，韓國元宇宙大學(xué)主要是通過學(xué)校與相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進行校企合作搭建了虛擬平臺，在這個虛擬平臺或者是虛擬空間中進行了創(chuàng)新，把現(xiàn)實中的大學(xué)通過相關(guān)技術(shù)手段搬到虛擬空間中。學(xué)生基于VR、AR等設(shè)備參與其中，在虛擬空間中進行現(xiàn)實中大學(xué)所從事的一系列活動。

(三)美國辛辛那提大學(xué)第二人生項目

美國辛辛那提大學(xué)(University of Cincinnati)的第二人生項目主要是由克里斯柯林斯(Chris M. Collins)帶領(lǐng)的團隊負責(zé)，克里斯柯林斯(Chris M. Collins)創(chuàng)立了辛辛那提模擬與虛擬環(huán)境研究中心(Cincinnati Simulation and Virtual Environment Research Center, UCSIM)，模擬與虛擬環(huán)境研究中心主要是為研究、科學(xué)合作和高等教育開發(fā)世界一流的沉浸式技術(shù)應(yīng)用程序，幫助研究人員解決安全虛擬空間中緊迫的現(xiàn)實問題，鼓勵教師和管理人員通過虛擬和增強現(xiàn)實重新想象大學(xué)體驗，并與行業(yè)合作開發(fā)創(chuàng)新的數(shù)據(jù)可視化、培訓(xùn)模擬和用戶體驗。他們的多學(xué)科方法將大學(xué)科學(xué)界的學(xué)科專業(yè)知識與UCSIM在增強和虛擬現(xiàn)實應(yīng)用程序開發(fā)、計算機模擬、3D 建模、UX/UI 和教學(xué)設(shè)計方面的技術(shù)專長相結(jié)合，以創(chuàng)建釋放科學(xué)發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新。[21]在這個項目中UCSIM主要是構(gòu)建一個元宇宙的學(xué)習(xí)平臺，以及在元宇宙學(xué)習(xí)平臺中開設(shè)了不同領(lǐng)域的課程，以促進學(xué)習(xí)中進行沉浸式的學(xué)習(xí)。其中最具特色的是其衛(wèi)生保健領(lǐng)域和生物工程領(lǐng)域的研究。

第一，在衛(wèi)生保健領(lǐng)域，主要包括建立跨專業(yè)的虛擬醫(yī)療保健世界框架和虛擬病人。一方面，建立跨專業(yè)的虛擬醫(yī)療保健世界框架，該項目的目的是為就地、混合和在線課程注冊的護理、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和專職健康學(xué)生設(shè)計和構(gòu)建一個跨專業(yè)的虛擬臨床體驗平臺。[22]虛擬臨床模擬系統(tǒng)讓學(xué)生有機會安全地參與各種醫(yī)療保健場景，同時練習(xí)技能、流程和程序直至完善。每個模擬都經(jīng)過精心設(shè)計，以滿足特定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時提供比被動教學(xué)模式更有效的交互式、動手和體驗式學(xué)習(xí)。另一方面，虛擬病人是UCSIM開發(fā)了一個在線系統(tǒng)，讓學(xué)生有機會通過在線互動會話與預(yù)編程的虛擬患者(化身)練習(xí)特定技能。該系統(tǒng)將利用可共享內(nèi)容對象參考模型(Shareable content object reference model,SCORM)和學(xué)習(xí)工具互操作性(Learning tool interoperability, LTI)兼容模擬技術(shù)。基于多樣性和差異性的交互式計算機模擬化身；立即評估(針對學(xué)生和教師)學(xué)生在特定技能組合中的得分情況，其中將包括對需要持續(xù)改進的領(lǐng)域的具體反饋；一種允許教師修改初始模擬頭像的方法，以便在所有參與計劃的課程作業(yè)中使用；為講師舉辦的兩次培訓(xùn)研討會。[23]第二，生物工程領(lǐng)域，主要是生物和工程技術(shù)跨學(xué)科教育。該項目是UCSIM 為大學(xué)學(xué)分課程設(shè)計并開發(fā)的虛擬現(xiàn)實體驗系統(tǒng)，該課程使用虛擬現(xiàn)實來教育學(xué)生進行空間導(dǎo)航。[24]UCSIM設(shè)計和開發(fā)的虛擬現(xiàn)實體驗系統(tǒng)是通過一個完全沉浸式虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR)系統(tǒng)提供相關(guān)的課程資源，其中VR體驗包含了四個不同的場景，在創(chuàng)設(shè)的不同場景中，向?qū)W生介紹生物學(xué)與機器人的令人興奮的界面，并灌輸動物和機器人如何通過感官引導(dǎo)行為的基礎(chǔ)知識，增加了STEM的多樣性，增加學(xué)生和教師在生物學(xué)和工程領(lǐng)域的經(jīng)驗。

六、結(jié)語

新冠肺炎疫情引發(fā)的非面對面情況長期持續(xù)，在教育中，尤其是高等教育，加大了不同人群之間的數(shù)字鴻溝，出現(xiàn)了面對面學(xué)習(xí)的不足，加劇了學(xué)生學(xué)習(xí)力下降和缺乏歸屬感、中途脫離等問題。此外，在培養(yǎng)符合社會需求的未來型人才和學(xué)生人數(shù)銳減等危機中，大學(xué)也在思考實現(xiàn)所追求的目標(biāo)以及大學(xué)繼續(xù)存在的各種方法。這些作為方法之一，有必要積極思考并引入目前以物理環(huán)境為中心的教學(xué)模式，以適應(yīng)元宇宙的要素進行重組或擴展。元宇宙是一個虛擬的空間，它可以提供現(xiàn)實般的真實感，從在線狀態(tài)到離線狀態(tài)。在社會中共同生活的人很難通過物理距離感正常生活狀況的社會性和在組織中的歸屬感和存在感正在逐漸降低。相反，即使是在虛擬世界中，互相交流，恢復(fù)人際關(guān)系的欲望也越來越高。然而，無時空限制的元宇宙可以將現(xiàn)實世界與虛擬空間連接起來，提供與現(xiàn)實世界類似的真實感。這對教育的發(fā)展來說是一個重大的機遇，在傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)平臺和學(xué)習(xí)空間中加入游戲等吸引人的元素，激發(fā)學(xué)生的參與欲望，可以大大促進教育的效果。